长江口生物被膜中的抗性基因

文献信息

Guo X, Yang Y, Lu D, et al. Biofilms as a sink for antibiotic resistance genes (ARGs) in the Yangtze Estuary[J]. Water research, 2018, 129: 277-286.

研 究 背 景

研究长江口的生物被膜5类抗生素抗性基因（ARG）发生与分布情况

方 法

在长江口7个不同采样点采集生物膜、地表水和沉积物样品

图1.取样点分布图

1. 抗生素分析：

分别从水样、生物膜和沉积物中提取抗生素，检测五类抗生素：磺胺（SA），氟喹诺酮类（FQ），四环素类（TC），大环内酯类（ML）和氯霉素类（CPs）。

2. 金属分析：

测量样品中铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镉、铅10种金属的含量。

3. DNA提取和ARGs分析：

提取DNA后通过PCR共检测到22个ARG，包括SAs抗性基因（sul1，sul2，sul3，sulA），FQs抗性基因（qnrS，qnrB，aac（6'）-Ib），TC抗性基因（tetA，tetB，tetC，tetE，tetG，tetL ，tetM，tetO，tetQ，tetS，tetT，tetW，tetX），MLs抗性基因（ermB）和CPs抗性基因（Chl）

研究结果

通过qPCR定量检测13个（16S rRNA，intI1，sul1，sul2，sul3，aac（6'） - Ib，qnrS，tetA，tetM，tetO，tetQ，tetW和ermB）频率较高的基因.

样品中大多数ARG的丰度顺序：生物膜>沉积物>水。

图2.长江口生物膜，沉积物和水样中检测ARG的丰度热图

1 部分ARG与抗生素浓度正相关、与金属浓度正相关

总有机碳( TOC )浓度与生物膜、沉积物中ARG的浓度有关；水溶性有机碳( DOC )浓度与水样中ARG的浓度有关。有机碳是调控ARGs发生和传播的重要因素之一

2.  生物膜和沉积物样品eDNA和iDNA中ARGs的分布（图3）

研究sul1，sul2，tetA和tetW 等6个ARGs。生物膜和沉积物的胞外DNA(eDNA)和胞内DNA(iDNA)中，eDNA的ARGs高于iDNA。生物膜对相关ARGs的亲和力比沉积物高。

图3.在生物膜和沉积物中eDNA和iDNA中测试基因的分布。 A：16S rDNA，B：intI1，C：sul1，D：sul2，E：tetA，F：tetW

沉积物和生物膜中非微生物量碳(MBC)和eDNA中ARGs浓度存在显著相关性，生物膜中iDNA的ARGs浓度与细菌密度之间存在显著相关性(表1 )

表1.生物膜和沉积物中六种基因的浓度与TOC含量，非MBC含量，细菌密度和MBC的相关性分析

表2.来源于水eDNA的ARGs和生物膜/沉积物eDNA的ARGs的非MBC归一化分配系数

结果总结：

抗生素和金属浓度的升高可刺激生物膜中ARG的选择和基因的水平转移，水环境中ARGs很大部分储存在生物膜的胞外DNA中。